몸속 걸어 다니며 탐사하는 ‘DNA 나노로봇’ 나왔다

美 캘리포니아공대 연구진 개발 성공

미국 캘리포니아공대 연구진이 개발한 ‘DNA 나노로봇’의 모습. 이 로봇은 염기로 구성된 두 발로 표면과 결합하며 천천히 걸어다닌다. 사이언스 제공

스스로 걸어 다니며 적합한 장소까지 물질을 수송하는 나노로봇을 미국 연구진이 개발했다. 룰루 첸 미국 캘리포니아공대 생명공학과 교수팀은 DNA의 두 가닥이 서로 결합하는 원리를 적용해 스스로 돌아다니며 탐사가 가능한 ‘DNA 나노로봇’을 개발했다고 사이언스 15일자에 발표했다.

이 로봇은 1개의 다리에 달린 2개의 발과 물건을 집는 2개의 손을 가졌다. 연구진은 별다른 에너지를 공급하지 않아도 로봇이 돌아다니도록 하기 위해 DNA의 원리를 활용했다.

DNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T)이라는 4가지 염기로 구성된다. 이들 염기가 연결돼 DNA의 가닥을 만든다. 아데닌은 티민과, 구아닌은 시토신과 서로 결합하는 성질이 있어, 서로 상보되는 염기를 가진 두 가닥이 결합해 이중나선 구조를 만든다.

연구진은 이 원리를 접목해 6개의 염기를 가진 두 개의 발이 있는 로봇을 만들었다. 이 로봇은 염기를 엮어 만든 표면에서 배터리 없이 스스로 이동할 수 있다. 가령 ‘AATTGC’ 염기 발을 가진 로봇은 ‘GCAATT’의 염기를 가진 표면에 부착하는 식이다. 한 발이 고정된 동안 다른 발은 주변 표면에서 자신이 결합할 수 있는 표면을 찾아 앞으로 나아간다.

연구진은 가로세로 57nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 크기의 염기 표면 위에서 나노로봇에게 탐사 임무를 시켰다. 3개의 노란색 분자와 3개의 분홍색 분자를 공간 여기저기에 흩어놓은 뒤 로봇이 스스로 분자의 색을 판별해 특정 장소까지 배달하도록 했다.

DNA 나노로봇은 24시간 만에 성공적으로 색별로 분자를 분류해 모았다. 로봇의 보폭은 6nm다. 원하는 물질을 찾아 들어 올려 적합한 목적지에 내려놓는 임무의 성공률은 80%에 달했다. 연구진은 공간에 투입되는 로봇의 개수를 추가하는 방식으로 임무 수행 시간을 줄일 수 있다고 밝혔다.

첸 교수는 “분자 수준의 미세 공간에서 화학 물질을 끌어다 결합시키는 ‘분자공장’의 일꾼으로 활용할 수 있다. 혈류나 세포에 약물을 운송하고, 암세포 같은 몸 속 찌꺼기를 끌어다 버리는 의료용으로도 쓸 수 있다”고 말했다.
　
권예슬 동아사이언스 기자 yskwon@donga.com